基于集對分析的城市周邊永久基本農(nóng)田保護紅線劃定決策研究

范 青

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊，陜西 西安 710003）

探索客觀、科學的城市周邊永久基本農(nóng)田保護紅線劃定決策方法，對于切實保護優(yōu)質(zhì)耕地及促進區(qū)域社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。該文從評價性指標與約束性指標兩方面構(gòu)建指標體系，采用集對分析方法，以陜西省安康市漢濱區(qū)為例開展城市周邊永久基本農(nóng)田保護紅線劃定決策研究。根據(jù)安康市漢濱區(qū)《永久基本農(nóng)田劃定方案》，為保障糧食安全底線，漢濱區(qū)優(yōu)先將建設(shè)的高標準永久基本農(nóng)田、農(nóng)田水利標準化項目、主要糧食生產(chǎn)區(qū)、土地開發(fā)整理項目等建成的優(yōu)質(zhì)耕地，以及城市（鎮(zhèn)）周邊、河道、道路沿線的優(yōu)質(zhì)耕地優(yōu)先劃為永久基本農(nóng)田。漢濱區(qū)劃定的永久基本農(nóng)田，主要分布在月河兩岸及縣城南部，其中城市周邊現(xiàn)有永久基本農(nóng)田主要分布在縣城的西部和南部山區(qū)的淺山丘陵地區(qū)。

1 研究方法

本研究以保護優(yōu)質(zhì)耕地為前提，以“保持耕地資源的連片性，保證耕地資源生態(tài)系統(tǒng)形態(tài)、結(jié)構(gòu)及功能的完整性，增強農(nóng)業(yè)配套設(shè)施的高效性”作為城市周邊基本農(nóng)田劃定方向，同時綜合考慮生態(tài)敏感區(qū)、生態(tài)功能供給重點區(qū)等生態(tài)安全底線。

1.1 決策指標體系構(gòu)建

根據(jù)《基本農(nóng)田劃定技術(shù)規(guī)程》、永久基本農(nóng)田劃定工作要求、農(nóng)地分等及更新成果，參考已有關(guān)于基本農(nóng)田空間布局、永久基本農(nóng)田劃定以及高標準基本農(nóng)田建設(shè)等相關(guān)研究[1-3]，綜合考慮指標的可獲取性與代表性和評價結(jié)果的可比性等原則，本研究從自然地理條件、土壤質(zhì)量條件、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施條件以及耕地形態(tài)四方面選取12 項評價性指標，同時選取國家森林公園、飲用水水源保護區(qū)邊界作為約束性指標，建立城市周邊永久基本農(nóng)田保護紅線劃定決策指標體系。

已有研究關(guān)于道路通達度、斑塊規(guī)整度以及斑塊連片程度的計算方法不一致，本文按照以下方法計算：

1.構(gòu)建道路通達度計算公式如式（1）所示：

2.斑塊連片程度是一個相對概念，本研究運用ArcGIS10.3 軟件的Dissolve 工具，將研究區(qū)耕地矢量數(shù)據(jù)進行融合，然后運用Explode Multi-PartFeature 工具將不連片的耕地斑塊分離，分離后的耕地斑塊面積越大則認為其連片程度越高，同一斑塊上所有的柵格連片程度相等。

3.借鑒景觀生態(tài)學中的分維數(shù)FRAC（式（2））計算耕地斑塊的規(guī)整度，其理論范圍在1.0～2.0 之間，指數(shù)越小，表示斑塊形狀越規(guī)則，同一斑塊的柵格規(guī)整度相等。式中：Ci 是第i 個耕地柵格的道路通達度值；A1、A2、A3、A4、A5 分別為縣鄉(xiāng)道、省道、國道、高速公路和鐵路的空間影響權(quán)重，通過層次分析法（AHP）計算結(jié)果分別為0.51、0.264、0.13、0.063、0.033；M1、M2、M3、M4、M5 分別為縣鄉(xiāng)道、省道、國道、高速公路和鐵路的空間影響衰減系數(shù)；d1i、d2i、d3i、d4i、d5i 分別為第i 個柵格到縣鄉(xiāng)道、省道、國道、高速公路和鐵路的空間距離（m）；D1、D2、D3、D4、D5分別為縣鄉(xiāng)道、省道、國道、高速公路和鐵路的影響半徑（m）式中：p 為斑塊周長（m）；a 為斑塊面積（m2）。

1.2 集對分析方法

集對分析將具有某種聯(lián)系的兩個集合看成一個集對，按照集對的特性，建立同一、差異、對立的聯(lián)系度對具體問題展開分析。

計算公式為：

式中：μ 為集對間聯(lián)系度；a、b、c 分別表示集對的同一度、差異度和對立度；i、j 分別表示差異度系數(shù)和對立度系數(shù)，j 取值恒定為1。

本文根據(jù)集對分析原理開展城市周邊永久基本農(nóng)田劃定決策分析。（1）設(shè)定M={Mk}為耕地柵格集合（k=1，2，…，m），N={Nr}為決策指標集合（r=1，2，…，n）；設(shè)定決策矩陣為E={Xkr}（Xkr 為第k個柵格關(guān)于指標r的屬性值）。（2）定義城市周邊永久基本農(nóng)田劃定決策指標屬性值的最優(yōu)集為U={ur}，最劣集為V={vr}，決策指標權(quán)重集合為W={wr}，本研究認為各決策指標對永久基本農(nóng)田保護紅線劃定都非常重要，即各指標等權(quán)，w1=w2=…=wr=1/r。（3）利用式（4）-式（6）計算第k 個柵格的同一度ak 和對立度ck。（4）根據(jù)ak 和ck 利用式（7）計算第k 個柵格的相對貼合度Rk，Rk 值越大，表明該柵格越應(yīng)優(yōu)先劃入城市周邊永久基本農(nóng)田進行保護。

當決策指標Nr 為正向指標時：

2 結(jié)果與建議

2.1 指標貼合度測算結(jié)果

根據(jù)漢濱區(qū)城市周邊永久基本農(nóng)田劃定決策的評價性指標與約束性指標，測算各指標柵格貼合度，采用集對分析法得到漢濱區(qū)各耕地柵格與基本農(nóng)田理論最優(yōu)方案的貼合度結(jié)果直方圖。漢濱區(qū)耕地柵格的基本農(nóng)田劃定決策與理論最優(yōu)方案貼合度最大值為0.834，最小值為0.403，平均值為0.651，貼合度整體水平較高，可見城市周邊耕地資源自然地理條件、土壤質(zhì)量條件、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施條件及耕地形態(tài)都較為優(yōu)越，在經(jīng)濟迅速發(fā)展和城市快速擴張的背景下，應(yīng)優(yōu)先考慮將城市周邊貼近理想基本農(nóng)田的優(yōu)質(zhì)耕地資源作為永久基本農(nóng)田加以保護，既保護優(yōu)質(zhì)耕地資源，又能保持景觀連續(xù)性、維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能。

2.2 提高永久基本農(nóng)田保護紅線劃定成果的建議

永久基本農(nóng)田的劃定要科學的結(jié)合國民經(jīng)濟和社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃、空間規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃、城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃、農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃、基本農(nóng)田專項規(guī)劃等規(guī)劃成果，在各類規(guī)劃協(xié)調(diào)統(tǒng)一的基礎(chǔ)上劃定永久基本農(nóng)田紅線范圍，使其能得以長久保護[4]；加強改造中地產(chǎn)田土，整治閑置和廢棄土地，加大基礎(chǔ)設(shè)施投入力度，提高耕地綜合生產(chǎn)能力；加強質(zhì)量檢測，在充分分析耕地質(zhì)量影響因素的基礎(chǔ)上，篩選出在一定時間內(nèi)存在變化且對耕地質(zhì)量及其產(chǎn)能具有重要影響的自然因素和社會經(jīng)濟因素作為檢測指標，掌握其現(xiàn)狀及變化趨勢[5]；對經(jīng)過土地整理項目的耕地優(yōu)先劃入永久基本農(nóng)田；嚴格按照國家相關(guān)政策要求，除重大建設(shè)項目或其他國家允許占用永久基本農(nóng)田之外，其他項目不得占用永久基本農(nóng)田，占用永久基本農(nóng)田的要按照補劃要求進行補劃[6]。

3 結(jié)語

高標準基本農(nóng)田建設(shè)形成了大量集中連片、設(shè)施配套、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、生態(tài)良好、抗災(zāi)能力強、與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營方式相適應(yīng)的基本農(nóng)田，而永久基本農(nóng)田保護紅線劃定，尤其是在目前“多規(guī)合一”的大背景下，對耕地保護工作提出了更高的要求。關(guān)于如何科學、合理地開展永久基本農(nóng)田保護紅線劃定決策的研究逐漸顯現(xiàn)，通過收集農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)、土地質(zhì)量地球化學調(diào)查成果等數(shù)據(jù)，從農(nóng)田綜合生產(chǎn)力、耕地質(zhì)量、景觀生態(tài)安全以及耕地保護與城市擴張關(guān)系等方面開展研究，采用四象限法、LESA 方法、TOPSIS 等方法探討永久基本農(nóng)田劃定，對豐富永久基本農(nóng)田劃定研究體系、提高永久基本農(nóng)田保護紅線劃定決策的科學性和準確性具有重要指導意義。集對分析法能夠針對確定性與不確定性問題進行定量分析，解決多目標決策等問題，已應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)競爭力、生態(tài)文化健康評價等領(lǐng)域，在基本農(nóng)田保護方面，集對分析方法在高標準基本農(nóng)田建設(shè)項目選址合理性評價中也得到了應(yīng)用。